NGU Rapport Geofysiske målinger Finneidfjord, Hemnes kommune, Nordland

Transkript

1 NGU Rapport Geofysiske målinger Finneidfjord, Hemnes kommune, Nordland

2

3 Norges geologiske undersøkelse 7491 TRONDHEIM Tlf Telefaks RAPPORT Rapport nr.: ISSN Gradering: Åpen Tittel: Geofysiske målinger Finneidfjord, Hemnes kommune, Nordland. Forfatter: Einar Dalsegg Fylke: Nordland Kartblad (M=1: ) Mo i Rana Forekomstens navn og koordinater: Finneidfjord 33V Sjøsletta 33V Feltarbeid utført: Rapportdato: Juli Oppdragsgiver: NGU Kommune: Hemnes Kartbladnr. og -navn (M=1:50.000) 1927 II Korgen Sidetall: 15 Pris: 65.- Kartbilag: 2 Prosjektnr.: Ansvarlig: Sammendrag: "The International Centre for Geohazards "(ICG) har etablert et feltlab-område for undersøkelse av submarine skred i Finneidfjord i Hemnes kommune i Nordland. Stedet er valgt på bakgrunn av at det i 1996 gikk et større kvikkleireskred i dette området. Sommeren 2007 ble det utført en rekke geofysiske undersøkelser i området, koordinert av Isabelle Lecomte fra ICG/Norsar. Hensikten var å teste ut metoder for kartlegging av rasutsatte marine områder. Denne rapporten presenterer NGU`s del av prosjektet, som bestod av målinger av 2D resistivitet langs tre profiler innenfor de to utvalgte områdene. Målingene har vist at det trolig er kvikkleire i begge de to områdene ved Finneidfjord. Ved Sjøsletta er området avgrenset av fjell og har en bredde på vel 300 meter, og en tykkelse på ca 4 til 8 meter. Ved det gamle raset ved Finneidfjord ser tykkelsen ut til å være betydelig større ut mot raskanten. Mot nordvest blir det antatte laget med kvikkleire tynnere, men det er ikke avgrenset da det fortsetter ut av måleområdet. For å bekrefte om det er gjenstående kvikkleire i de to områdene anbefales geotekniske boringer. Emneord: Geofysikk Elektrisk måling Fagrapport

4

5 INNHOLD 1. INNLEDNING MÅLEMETODER OG UTFØRELSE D Resistivitet Datainnsamling Strømstyrke og datakvalitet Inversjon RESULTATER Sjøsletta Finneidfjord KONKLUSJON REFERANSER FIGURER Figur 1. Sjøsletta. Modellert resistivitet profil 1, Gradient og Wenner Figur 2. Sjøsletta. Modellert resistivitet profil 2, Gradient og Wenner Figur 3. Finneidfjord. Modellert resistivitet profil 3, Wenner DATABILAG Databilag 1: Koordinater for målte profiler. KARTBILAG Kartbilag : Oversiktskart 1 : Kartbilag : Oversiktskart med profiler 1 : 5000

6

7 1. INNLEDNING "The International Centre for Geohazards" (ICG) har etablert et feltlab-område for undersøkelse av submarine skred i Finneidfjord i Hemnes kommune i Nordland. Stedet er valgt på bakgrunn av at det i 1996 gikk et større kvikkleireskred i dette området. Sommeren 2007 ble det utført en rekke geofysiske undersøkelser i området, koordinert av Isabelle Lecomte fra ICG/Norsar. Hensikten var å teste ut metoder for kartlegging av rasutsatte marine områder. Denne rapporten presenterer NGU`s del av prosjektet, som bestod av målinger av 2D resistivitet langs tre profiler innenfor de to utvalgte områdene. Målingene ble utført av Einar Dalsegg fra NGU med assistanse av studenter fra universitetet i Strasbourg i juli Beliggenheten av de undersøkte områdene og de målte profiler framgår av kartbilagene 01 og MÅLEMETODER OG UTFØRELSE De målingene som ble foretatt var måling av 2D resistivitet. I det følgende blir metoder og utførelse kort beskrevet. En mer utførlig beskrivelse av metoden finnes på D Resistivitet Datainnsamling. Måledata ble innsamlet med et kabelsystem utviklet ved den tekniske høgskolen i Lund (LUND-systemet, Dahlin 1993). Systemet består av en releboks (Electrode Selector ES10-64) og to eller fire multi-elektrode kabler. Måleprosessen styres av et ABEM Terrameter SAS 4000 (ABEM 1999). Ved denne undersøkelsen ble det benyttet fire kabler på 100 meter hver. Ved bruk av alle fire kabler oppnås en dybderekkevidde på ca 65 meter, men det krever en minimum profillengde på 400 meter. Ved bruk av fire kabler er elektrodeavstanden 5 meter for de to sentrale kablene og 10 meter for de to ytterste (målinger med størst dybderekkevidde). Hele systemet kan flyttes langs profilet slik at utstrekningen av et profil er ubegrenset. Størst oppløsning oppnås i de øverste meterne. For å teste ut metoden ble det målt med to forskjellige elektrodekonfigurasjoner (Wenner og Gradient). Gradient har nesten sju ganger så mange datapunkt som Wenner, noe som gir flere detaljer i pseudoseksjonen. Ut fra tidligere målinger er det antatt at Wenner er best egnet for kartlegging av horisontale strukturer, mens Gradient også kan fange opp flere laterale variasjoner i resistiviteten. Profilenes beliggenhet er innmålt med GPS (se databilag 1). 7

8 2.1.2 Strømstyrke og datakvalitet Strømstyrken for mesteparten av målingene lå i områdene 50 og 100 ma. Datakvaliteten var meget god, og kun et fåtall måledata måtte fjernes før inversjon Inversjon. Ved alle resistivitetsmålinger måles en tilsynelatende resistivitet. Denne representerer et veid middel av alle resistiviteter som er innenfor målingens influensområde. For å finne den spesifikke resistivitet i ulike deler av undergrunnen må data inverteres. Dette utføres ved at bakken deles opp i blokker som tilordnes en bestemt resistivitetsverdi. Denne blir så justert i flere trinn (iterasjoner) inntil responsen fra den teoretiske modellen blir mest mulig lik de målte data. Resistivitetsmålingene ble invertert ved bruk av dataprogrammet RES2DINV (Loke 2007). Det ble gjort forsøk med forskjellig inversjonsmetoder (Least Square og Robust) og det ble eksperimentert med forskjellige inversjonsparametre, dempningsfaktorer og forskjellige filtre. Dette ga ikke noen endringer i hovedtrekkene i de inverterte profilene, men mindre avvik i detaljer. 3. RESULTATER Lokalisering av målte profiler framgår av kartbilag -02. I det følgende blir måleresultatene kommentert. Det er meget god samsvar mellom de to elektrodekonfigurasjonene som er brukt (Gradient og Wenner). Gradient gir noe mere detaljer, noe som er forventet da en ved denne elektrodekonfigurasjonen har en vesentlig økning av måledata. Dette viser at Gradient er like velegnet for kartlegging av horisontale strukturer som Wenner. Fordelen med Gradient er at den kan måles i fire kanaler samtidig, og selv om Gradient har mer enn dobbelt så mange målepunkt blir den likevel vesentlig raskere å utføre. 3.1 Sjøsletta Profil 1 (figur 1) går langs sjøkanten og avstanden til sjøen er ca meter. Det er meget god samsvar mellom de to elektrodekonfigurasjonene som er brukt (Gradient og Wenner). Gradient gir noe mere detaljer, noe som er forventet da en ved denne elektrodekonfigurasjonen har en vesentlig økning av måledata. Dette viser at Gradient er like velegnet for kartlegging av horisontale strukturer som Wenner. Fordelen med Gradient er at den kan måles i fire kanaler samtidig, og selv om Gradient har mer enn dobbelt så mange målepunkt blir den likevel vesentlig raskere å utføre. Hensikten med målingene var primært å se om kvikkleire kunne påvises i området. Tidligere målinger i leirområder i Buvika ved Trondheim (Dalsegg m. fl og Solberg et. al. 2008) 8

9 viser at salt intakt leire gir resistivitetsverdier fra 1 til 10 Ωm, mens kvikkleire ligger i intervallet 10 til 80 Ωm. Undersøkelser i tilsvarende områder Sverige (Dahlin m. fl. 2001) har kommet til tilnærmet det samme resultat. Det må presiseres at påviste resistiviteter fra 10 til 80 Ωm bare indikerer at det kan være kvikkikkleire, da utvasket ikke kvikk leire og siltige materialer kan gi resistivitetsverdier i det samme området. Men påvisning av resistiviteter i dette området kan representere kvikkleire, og bør derfor følges opp med boring hvis området er rasutsatt. Som figuren viser er det langs profil 1 indikert et øvre lag fra koordinat -10 til 320 med resistiviteter fra 50 til 100 Ωm. Tykkelsen ser ut til å være fra 5 til 8 meter. Ut fra det som er nevnt tidligere kan dette representere kvikkleire. Ut fra måledata er det umulig å si om dette laget ligger direkte på fjell eller om det er en overgangssone bestående av grovere masser. Selv om det underliggende laget ikke har gitt spesielt høy resistivitet representerer det trolig fjell. Grunnen til den lave resistiviteten er trolig at fjellet her har stort innslag av salt porevann. Dypet er trolig størst ved koordinat 170 (10-15m), mens det på flankene er tilnærmet utgående. Ved koordinat -50 indikeres en sone med meget lav resistivitet. Denne sonen ser ut til å ligge i fjell og representerer trolig en forkastning/sprekkesone. I nedre del av pseudoseksjonen indikeres meget lav resistivitet. Dette er falske effekter på grunn av at profilet ligger så nært sjøen, da måledata blir påvirket av den lave motstanden i saltvann ved de lengste elektrodeavstandene. Resistivitetsverdier i den nedre halvdel av seksjonene er derfor upålitelige. Profil 2 ligger 15 til 20 meter lenger inne på sletta og går like nedenfor riksvegen. Det ligger også noe høyere i terrenget. Figur 2 viser at den modellerte resistiviteten for dette profilet er meget likt profil 1. Også her er det indikert et topplag (fra koordinat 35 til 365) med resistiviteter som kan representere kvikkleire. Topplaget ser her ut til å være noe tynnere (4-6 meter ). Den høye resistiviteten i topplaget ved koordinat 260 representerer oppfylte grove masser. Det er også her indikert fjell i dagen på flankene, og resistiviteten i fjellet er noe høyere. Dette kan skyldes at profilet ligger lengre fra sjøen og noe høyere i terrenget, og dermed er mindre påvirket av salt porevann. En har også på dette profilet samme falske effekten med meget lave resistiviteter på dypet. 9

10 Figur 1. Sjøsletta. Modellert resistivitet profil 1, Gradient og Wenner. 10

11 Figur 2. Sjøsletta. Modellert resistivitet profil 2, Gradient og Wenner. 11

12 3.2 Finneidfjord Det ble her målt ett profil (profil 3) som ligger ca 25 til 40 meter fra sjøen. Profilet ligger like nordvest for det gamle raset og avsluttes i raskanten. Det ble her kun brukt 2 kabler a 100 meter, og en var dermed fastlåst til å måle med Wenner elektrodekonfigurasjon. Ved bruk av to kabler er dybderekkevidden også redusert til det halve. I starten av profilet og til koordinat 90 er det indikert et øvre lag på ca 2-4 meter med motstaner som indikerer tørr sand og grus. Under dette laget viser målingene resistivitetsverdier som indikerer mulig kvikkleire. Tykkelsen på dette laget er trolig 5 7 meter. Videre langs profilet indikeres nesten ikke noe topplag (meget tynt), mens laget med mulig kvikkleire blir betydelig tykkere. På flanken ut mot raskanten skyldes de meget høye resistivitetene i toppen påfylte grove masser. Fjell er indikert på ca 10 til 15 meters dyp fram til ca koordinat 200. Resistiviteten er også her lav, og begrunnelsen er den samme som for profil 1 og 2. Figur 3. Finneidfjord. Modellert resistivitet profil 3, Wenner. 12

13 4. KONKLUSJON Målingene har vist at det trolig er kvikkleire i begge de to områdene ved Finneidfjord. Ved Sjøsletta er området avgrenset av fjell og har en bredde på vel 300 meter, og en tykkelse på ca 4 til 8 meter. Ved det gamle raset ved Finneidfjord ser tykkelsen ut til å være betydelig større ut mot raskanten. Mot nordvest blir det antatte laget med kvikkleire tynnere, men det er ikke avgrenset da det fortsetter ut av måleområdet. For å bekrefte om det er gjenstående kvikkleire i de to områdene anbefales geotekniske boringer. 13

14 5. REFERANSER ABEM 1999: ABEM Terrameter SAS 4000/SAS Instruction Manual. ABEM Printed Matter ABEM, Sverige. Dalsegg, E., Elvebakk, H., Solberg, I.L., Solli, A. og Tønnesen, J.F. 2006: Geofysiske målinger for løsmassekartlegging i Buvika, Skaun kommune, Sør-Trøndelag. NGU Rapport Dahlin, T. 1993: On the Automation of 2D Resistivity Surveying for Engineering and Environmental Applications. Dr. Thesis, Department of Engineering Geology, Lund Institutute of Technology, Lund Univesity. ISBN Solberg, I.L., Rønning, J.S., Dalsegg, E., Hansen, L., Rokoengen, K. & Sandven, R. 2008: Resistivity measurements as a tool for outlining quick-clay extent and valley-fill stratigraphy: a feasability study from Buvika, central Norway. Canadian Geotechnical Journal, 45: , doi: /t Loke. M.H. 2007: RES2INV ver Geoelectrical Imaging 2D & 3D. Instruction manual.

15 NGU rapport Databilag 1 Innmålte profiler (WGS-84, Sone-33) Profil Koordinat UTM-øst UTM-nord Profil Profil Profil

16

17